近日，由中国科学院上海天文台牵头的联合研究团队利用天马望远镜，对回归的12P/Pons-Brooks彗星（以下简称12P）开展了多波段射电观测，系统测量了其爆发活动中的水汽产生率，并获得了哈雷族彗星迄今在最远日心距上的氨分子探测结果。相关研究成果以“Pre-perihelion radio observations of comet 12P/Pons-Brooks with the Tianma Radio Telescope”为题，发表于国际天文学期刊《天文与天体物理》（Astronomy & Astrophysics）。

彗星的内部含有太阳系形成初期的非常丰富的各类冰质成分，在它们的轨道位置逐渐接近太阳的过程中，这些成分会在太阳辐射的加热下升华并驱动丰富的彗星活动。挥发冰的存在表明彗星自形成以来没有经历过剧烈的热演化。因此，对彗星中冰的组成的研究能够帮助我们了解46亿年前它们形成时原始太阳系的热学和化学性质。

12P是一颗轨道周期约71年的哈雷族彗星，自1812年被发现以来，每次回归时都会出现多次爆发性增亮，成因仍未解开。2024年的这次回归，12P同样出现了频繁爆发，表现为整体亮度的短时间突增。由于爆发过程往往伴随更多的气体从彗核中释放，因此，12P的爆发期是监测其气体成分及变化、分析爆发机制和物质构成的绝佳时机。

在2023年底至2024年初的观测窗口中，研究团队利用上海天马65米射电望远镜对12P开展了L波段和K波段的多次观测。在L波段的观测中，成功探测到12P的18-cm 羟基(OH) 谱线（图1）。结合辐射转移模型，计算得到12P在几次爆发前后的水汽产生率和膨胀速度。结合前人研究成果，刻画了12P在爆发影响下的短期以及长期活动性变化（图2左）。在距离太阳1 AU处，12P每秒能够释放超过5吨水蒸气，该水平超过了绝大多数短周期彗星和部分长周期彗星，足以表明12P的强活动性。而在爆发期，12P的活动性还能提升一倍左右（以水为例）。

在K波段的观测中，以3σ的置信度首次在射电波段探测到哈雷族彗星中的氨分子（NH₃），这也是彗星中射电波段氨分子的最远探测记录。本次观测测量了12P在一次爆发期的NH₃产率及相对丰度，发现NH₃相对丰度在彗星中处于较高水平（图2右）。NH₃具有较低的升华温度，对于12P这类短周期彗星，在更高挥发性物质（如CO，CO₂）已经有所消耗的情况下，NH₃的高丰度及其在彗核中的分布或许是12P频繁爆发的原因之一。

图1：12P在不同时期的平均18 cm OH线（缩放到1667 MHz）

图2：（左）12P的OH和水产率随日心距的变化关系；（右）不同彗星的NH3丰度随日心距的关系

该研究不仅揭示了12P彗星在爆发过程中物质释放的演化规律，也为理解彗星活动机制及其内部成分提供了新的观测依据。

论文第一作者李浚岑为上海天文台博士后，本研究的主要工作完成于其在紫金山天文台攻读博士学位期间。该工作得到国家自然基金项目、国家自然基金重点项目以及科技部重点研发计划项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202554867

科学联系人：史弦，shi@shao.ac.cn；马月华，yhma@pmo.ac.cn